Pela primeira vez, pesquisadores da Universidade de Twente conseguiram conectar duas partes de um chip eletrônico usando um link óptico no chip. Uma conexão de luz pode ser uma maneira segura de conectar um componente de alta potência e um circuito de controle digital em um chip sem um link elétrico direto. Até agora, Contudo, um link óptico não era possível usando a tecnologia de chip de silício padrão. Vishal Agarwal, um UT Ph.D. aluna, conseguiu fazer isso. Ele percebeu um circuito optoacoplador muito pequeno que fornece uma taxa de dados de megabits por segundo de forma eficiente em termos de energia.

Em chips de 'energia inteligente', o componente de alta potência pode ser isolado dos circuitos de controle digital. Este isolamento garante uma operação segura em áreas de aplicação como eletrônica médica e automotiva. Até agora, esses optoacopladores eram volumosos e separados do chip. Um optoacoplador on-chip foi agora realizado por Vishal Agarwal. Seu optoacoplador pode ser integrado com a eletrônica usando a tecnologia de chip padrão (CMOS). É cerca de 0,008 mm ² em tamanho e consome energia mínima.

Integrar uma fonte de luz e um detector de luz em um chip não é trivial. Em geral, são necessários materiais especiais que não podem ser introduzidos no processo CMOS. O silício não é uma boa fonte de luz por si só. Um LED de silício em um chip emitiria luz infravermelha com baixa eficiência, enquanto um detector de silício não funciona bem com luz infravermelha. Este não é um bom ponto de partida para uma conexão óptica. Pesquisa anterior, Contudo, por UT Ph.D. estudante Satadal Dutta, provou que melhores resultados podem ser obtidos conectando o LED de silício "do jeito errado". Um efeito de avalanche resulta na emissão de luz visível. Do mesmo jeito, um detector de luz pode ser feito no qual um único fóton pode induzir uma avalanche. O resultado:uma conexão óptica eficiente.

O princípio funcionou. Agora, para Agarwal, o desafio era projetar um circuito eletrônico que controlasse o LED e o detector da melhor maneira, otimizar o consumo de energia, velocidade e uso de espaço no chip. Por exemplo, ele deseja equilibrar a tensão necessária para operar o LED de modo de avalanche (AMLED) e o diodo de avalanche de fóton único (SPAD), resultando em uma boa conexão sem desperdício de luz. Ele também precisa determinar como posicionar a fonte de luz e o detector de luz no chip, para a maior eficiência. Em sua tese, Agarwal vem com um optoacoplador que pode ser totalmente integrado no CMOS, com uma taxa de dados de cerca de 1 megabit por segundo e consumo mínimo de energia.